c++对象模型详解之二——《深度探索C++对象模型》

青旅半醒 2022-07-12 14:43 276阅读 0赞

**叁**

**多重继承**

**\[cpp\]** view plain copy

print ?

1.  class A  
2.  \{  
3.  public:  
4.      A() \{\}  
5.      virtual ~A() \{\}  
6.      virtual int foo( )  \{   return  val ;  \}  
7.      virtual int funA( ) \{\}  
8.  private:  
9.      int val ;  
10.     char bit1 ;  
11. \} ;  
12.   
13. class B :  
14. \{  
15. public:  
16.     B() \{\}  
17.     virtual ~B() \{\}  
18.     virtual int foo( )  \{   return  bit2;  \}  
19.     virtual int funB( ) \{\}  
20. private:  
21.     char bit2 ;  
22. \};  
23.   
24. class Derived : public A, public B  
25. \{  
26. public:  
27.     Derived() \{\}  
28.     virtual ~Derived() \{\}  
29.     virtual int foo( )  \{   return  bit3;  \}  
30.     virtual int funDerived( ) \{\}  
31. private:  
32.     char bit3 ;  
33. \};

![save_snippets.png][]

class A
    {
    public:
        A() {}
        virtual ~A() {}
        virtual int foo( )  {   return  val ;  }
        virtual int funA( ) {}
    private:
        int val ;
        char bit1 ;
    } ;
    
    class B :
    {
    public:
        B() {}
        virtual ~B() {}
        virtual int foo( )  {   return  bit2;  }
        virtual int funB( ) {}
    private:
        char bit2 ;
    };
    
    class Derived : public A, public B
    {
    public:
        Derived() {}
        virtual ~Derived() {}
        virtual int foo( )  {   return  bit3;  }
        virtual int funDerived( ) {}
    private:
        char bit3 ;
    };

**![1364658301_5818.png][]**

注意：在多重继承下，若有n个基类，则派生类中有n个virtual table.

针对每一个virtual table，派生类对象中有对应的vptr。这些vptrs将在构造函数中被设立初值。

**派生类的虚函数会覆盖(改写)其每个基类virtualtable中相应的虚函数索引值。**

**多重继承最左端的基类，在派生类中作为主要实体，其virtualtable为主要表格**，其它基类的virtual table为次要表格。

当你将Derived对象地址指定给一个Base1指针或Derived指针时，被处理的virtualtable是主要表格vptr\_Base1。

故主要表格要包含Derived的所有虚函数（包括继承得来的虚函数）。所以其中有Base1、Base2、Derived中的虚函数。

而其它次要表格中的项目数不变，只是有些虚函数的索引值被重写。

**涉及多重继承的指针的转换**

多重继承的问题主要发生于：派生类对象和其第二或后继的基类对象之间的转换。

【对一个多重派生对象，将其地址指定给“最左端（也就是第一个）”base class的指针，情况将和单一继承时相同，因为二者都指向相同的起始地址。需付出的成本只有地址的指定操作而已。至于第二个或后继的base class的地址指定操作，则需要将地址修改：加上（或减去）介于中间的base class subobject(s)大小】

例如：

Derived dObj ;

A\* pA = &dObj ;

只需要简单地拷贝地址就行了。

而：

Derived\* pd ;

B\* pB = pd ;

**需要这样的内部转化：**

//虚拟C++码

pB = pd ? (B\*)( (char\*)pd + sizeof(A) ) : 0  ;

** **

**肆**

**含虚继承的多重继承**

1、虚基类无数据成员

例：

**\[cpp\]** view plain copy

print ?

1.  class A \{  \} ;  
2.  class B : public virtual A \{  \} ;  
3.  class C : public virtual A \{  \} ;  
4.  class D : public B, public C \{ \};

![save_snippets.png][]

class A {  } ;
    class B : public virtual A {  } ;
    class C : public virtual A {  } ;
    class D : public B, public C { };

**![1364658599_6904.png][]**

【注意】class A \{ \};实际上并不是空的，它有一个隐晦的1字节，那是被编译器安插进去的一个char。这是为了使得class A的对象得以在内存中配置独一无二的地址。

当语言支持虚基类时，就会导致一些额外负担。在派生类中会有一个额外指针，指针指向一个相关表格，表格中存放的或者是虚基类对象，或者是其偏移量。

若虚基类为空，则表格中存放的是虚基类对象（即一个安插字节）

![1364658656_7374.png][]

VC++编译器的优化：

VC++特别对 空virtual baseclass做了处理。空虚基类的派生类中只有一个4字节的指针。没有安插char，也没有字节填充。

（因为安插char的目的是为了空类实例化的对象在内存中有地址，而现在其派生类对象中已经有个指针了，其可以取地址，故不需要安插char了）

![1364658707_4882.png][]

注意：如果虚基类中有数据成员，则两种编译器（“有特殊处理者”和“无特殊处理者”）就会产生完全相同的对象布局。

**2、虚基类有数据成员**

例：

**\[cpp\]** view plain copy

print ?

1.  class A   
2.  \{  
3.  public:  
4.       …  
5.  private:  
6.      int x, y ;  
7.  \} ;  
8.    
9.  class B : public virtual A   
10. \{  
11. public:  
12.     …  
13. private:  
14.     int valB ;  
15. \} ;  
16.   
17. class C : public virtual A   
18. \{  
19. public:  
20.     …  
21. private:  
22.     int valC ;  
23. \} ;  
24.   
25. class D : public B, public C   
26. \{  
27. public:  
28.     …  
29. private:  
30.     int valD ;  
31. \};

![save_snippets.png][]

class A 
    {
    public:
         …
    private:
        int x, y ;
    } ;
    
    class B : public virtual A 
    {
    public:
        …
    private:
        int valB ;
    } ;
    
    class C : public virtual A 
    {
    public:
        …
    private:
        int valC ;
    } ;
    
    class D : public B, public C 
    {
    public:
        …
    private:
        int valD ;
    };

![1364659029_4660.png][]

最终的派生类对象底部是共享虚基类的部分，派生类class B、class C部分的指针指向的**虚函数表的前面增加了一项：offset**（从对象的开头算起，到共享虚基类部分的字节数）

这样可以快速地访问到共享虚基类的成员。

问：

①为什么虚继承不像一般继承那样，把基类成员放在顶部，把新增派生类成员放在尾部？

我想是：因为在最后的多重继承时，要求最终的派生类对象中只有一份基类成员，故最终派生类会从其各个父类中提取它们各自的派生数据成员。若按一般继承那样的对象模型，很容易找到父类中的派生类成员，但难以确定边界，故难以提取数据。为了提取数据方便，把基类成员放在尾部。

②为什么虚继承的派生类中有两个虚指针？

我想是：因为要实现多态。当基类指针指向派生类中的基类部分时，必须要有指向虚表的指针，才能实现多态。

注意：class D对象模型与一般多重继承的派生类对象的布局相似，多重继承最左边的基类部分的虚表是“主要表格”。故class B、class C、class A部分的虚表各不相同。它们都是为了实现多态。

【编程风格】一般而言，virtual base class最有效的一种运用形式是：一个抽象的virtual base class，没有任何数据成员。

[save_snippets.png]: /images/20220709/9ac27b52f9044c78a582ad5703bff10e.png
[1364658301_5818.png]: https://img-my.csdn.net/uploads/201303/30/1364658301_5818.png
[1364658599_6904.png]: https://img-my.csdn.net/uploads/201303/30/1364658599_6904.png
[1364658656_7374.png]: https://img-my.csdn.net/uploads/201303/30/1364658656_7374.png
[1364658707_4882.png]: https://img-my.csdn.net/uploads/201303/30/1364658707_4882.png
[1364659029_4660.png]: https://img-my.csdn.net/uploads/201303/30/1364659029_4660.png